Funkcje wykonawcze

Funkcje wykonawcze (zbiorczo określane jako funkcje wykonawcza oraz kontrola poznawcza) – zestaw procesów poznawczych, które są niezbędne do poznawczej kontroli zachowania: wybieranie i skuteczne monitorowanie zachowań, które ułatwiają osiągnięcie wybranych celów. Funkcje wykonawcze obejmują podstawowe procesy poznawcze, takie jak kontrola uwagi, hamowanie poznawcze, kontrola hamowania, pamięć robocza i elastyczność poznawcza. Funkcje wykonawcze wyższego rzędu wymagają jednoczesnego wykorzystania wielu podstawowych funkcji wykonawczych i obejmują planowanie i „płynną” inteligencję (umiejętności takie jak rozumowanie i rozwiązywanie problemów)[1][2].

Funkcje wykonawcze stopniowo rozwijają się i zmieniają w ciągu życia jednostki i można je poprawić w dowolnym momencie w trakcie życia. Podobnie mogą na nie niekorzystnie wpływać różne zdarzenia, które mają wpływ na jednostkę. Do pomiaru funkcji wykonawczych stosuje się zarówno testy neuropsychologiczne (np. oparte na efekcie Stroopa), jak i skale oceniające. Zwykle te pomiary wykonywane są jako część bardziej kompleksowego badania neuropsychologicznego w celu zdiagnozowania zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych. Istnieje znacząca rozbieżność między badaniami prowadzonymi w Polsce i za granicą. Wiąże się to z barierą językową – dostępem do metod diagnostycznych, które mają polską adaptację. Fakt ten ma negatywny wpływ na ocenę funkcji wykonawczych i diagnostykę w kontekście klinicznym i na badania akademickie funkcji wykonawczych[3].

Kontrola poznawcza i kontrola bodźców, która jest powiązana z warunkowaniem instrumentalnym i klasycznym, reprezentują przeciwstawne procesy (odpowiednio wewnętrzne i zewnętrzne/środowiskowe), które konkurują o kontrolę wywoływanych zachowań jednostki[4]; w szczególności kontrola hamująca jest niezbędna do unieważnienia reakcji behawioralnych na bodźce (kontrola zachowania przez bodźce). Kora przedczołowa jest konieczna, ale niewystarczająca do wykonywania funkcji wykonawczych[5][1]; na przykład jądro ogoniaste i Jądro niskowzgórzowe Luysa również odgrywają rolę w pośredniczeniu w kontroli hamowania.

Kontrola poznawcza jest upośledzona w przypadku uzależnień, ADHD, spektrum zaburzeń autystycznych[6] i szeregu innych zaburzeń ośrodkowego układu nerwowego. Reakcje behawioralne w odpowiedzi na bodźce które są związane z określonym bodźcem nagradzającym, mają tendencję do dominowania nad innymi zachowaniami w przypadku uzależnienia.

Neuroanatomia

Historycznie rzecz biorąc, funkcje wykonawcze były postrzegane jako regulowane przez obszary przedczołowe płatów czołowych[7][8] ale obecnie prawdziwość tej tezy jest dysputowana i badana[9]. Chociaż artykuły na temat zmian w płatach przedczołowych często odnoszą się do zaburzeń funkcji wykonawczych i odwrotnie, w przeglądzie stwierdzono wskazania czułości, ale nie swoistości pomiarów funkcji wykonawczych w funkcjonowaniu płata czołowego. Oznacza to, że zarówno czołowe, jak i nieczołowe obszary mózgu są niezbędne do prawidłowego działania funkcji wykonawczych. Prawdopodobnie płaty czołowe muszą uczestniczyć w praktycznie wszystkich funkcjach wykonawczych, ale nie są jedyną zaangażowaną strukturą mózgu.

Neuroobrazowanie i badania zmian chorobowych zidentyfikowały funkcje, które są najczęściej związane z określonymi regionami kory przedczołowej i obszarami z nią związanymi[5].

  • Grzbietowo-boczna kora przedczołowa (DLPFC) bierze udział w przetwarzaniu informacji „on-line”, takim jak integracja różnych wymiarów poznania i zachowania[10]. Jako taki, ten obszar został powiązany z płynnością werbalną i projektową, zdolnością do planowania, hamowania reakcji, pamięci roboczej, umiejętności organizacyjnych, rozumowania, rozwiązywania problemów i abstrakcyjnego myślenia[5][11].
  • Kora przedniego zakrętu obręczy (ACC) bierze udział w emocjonalnych popędach, doświadczeniach i integracji[10]. Powiązane funkcje poznawcze obejmują hamowanie niewłaściwych odpowiedzi, podejmowania decyzji i zachowań motywowanych. Zmiany w tym obszarze mogą prowadzić do stanów niskich potrzeb i aktywności, takie jak apatia, abulia lub mutyzm akinetyczny a także może doprowadzić do stanów niskich potrzeb i aktywności dla podstawowych potrzeb jak jedzenie lub picie i ewentualnie zmniejszenie zainteresowania działaniami społecznymi/zawodowymi i seksem[12].
  • Kora oczodołowo-czołowa (OFC) odgrywa kluczową rolę w kontroli impulsów, monitorowaniu zachowań i konwencji społecznych. Kora oczodołowo-czołowa odgrywa również rolę w przedstawianiu wartości nagród opartych na bodźcach sensorycznych i ocenie subiektywnych doświadczeń emocjonalnych[13]. Uszkodzenia mogą powodować impulsywność, wybuchy agresji, rozwiązłość seksualną i zachowania aspołeczne[5].

Móżdżek również bierze udział w regulacji sprawności poznawczej człowieka i pewnych funkcji wykonawczych[14][15][16]

Hipotetyczna rola

Uważa się, że system wykonawczy jest silnie zaangażowany w radzenie sobie z nowymi sytuacjami poza domeną niektórych z naszych „automatycznych” procesów psychologicznych, które można wytłumaczyć odtwarzaniem wyuczonych schematów poznawczych lub ustalonych zachowań. Psychologowie Don Norman i Tim Shallice przedstawili pięć typów sytuacji, w których rutynowa aktywacja zachowania nie wystarczyłaby do uzyskania optymalnej wydajności[17]:

  1. Sytuacje obejmujące planowanie lub podejmowanie decyzji
  2. Sytuacje obejmujące korekcję błędów lub rozwiązywanie problemów
  3. Sytuacje, w których reakcje nie są dobrze przećwiczone lub zawierają nowe sekwencje działań
  4. Sytuacje niebezpieczne lub trudne technicznie
  5. Sytuacje, które wymagają przezwyciężenia silnej nawykowej reakcji lub opierania się pokusie.

Reakcja prepotentna to odpowiedź, w przypadku której dostępne jest natychmiastowe wzmocnienie (pozytywne lub negatywne) lub było z nią wcześniej związane[18].

Funkcje wykonawcze są często wywoływane, gdy konieczne jest zastąpienie prepotentnych reakcji, które w przeciwnym razie mogłyby być automatycznie wywołane przez bodźce w środowisku zewnętrznym. Na przykład, po otrzymaniu potencjalnie satysfakcjonującego bodźca, takiego jak smaczny kawałek ciasta czekoladowego, można automatycznie zareagować ugryzieniem. Jednakże, gdy takie zachowanie koliduje z planami wewnętrznymi (np. rezygnacja z jedzenia ciasta czekoladowego na diecie), funkcje wykonawcze mogą być zaangażowane w hamowanie tego zachowania

Chociaż tłumienie tych prepotentnych reakcji jest zwykle uważane za adaptacyjne, problemy w rozwoju jednostki pojawiają się, gdy poczucie dobra i zła jest nadrzędne w stosunku do oczekiwań kulturowych lub gdy impulsy twórcze są zastępowane przez zahamowania wykonawcze[19].

Rozwój

Funkcje wykonawcze należą do ostatnich funkcji umysłowych, które osiągają dojrzałość. Wynika to z opóźnionego dojrzewania kory przedczołowej, która jest całkowicie mielinizowana dopiero w trzeciej dekadzie życia człowieka. Rozwój funkcji wykonawczych zwykle następuje gwałtownie, gdy pojawiają się nowe umiejętności, strategie i formy świadomości. Uważa się, że te gwałtowne etapy rozwoju odzwierciedlają wydarzenia związane z dorastaniem w czołowych obszarach mózgu[20]. Wydaje się, że kontrola uwagi pojawia się w okresie niemowlęcym i rozwija się szybko we wczesnym dzieciństwie. Elastyczność poznawcza, wyznaczanie celów i przetwarzanie informacji zwykle rozwijają się szybko w wieku 7-9 lat, a dojrzewają do 12 roku życia. Kontrola wykonawcza pojawia się zwykle wkrótce po okresie przejściowym na początku okresu dojrzewania[21]. Nie jest jeszcze jasne, czy istnieje jedna sekwencja kroków, w których pojawiają się funkcje wykonawcze, czy też różne środowiska i doświadczenia wczesnego życia mogą prowadzić ludzi do rozwoju funkcji wykonawczych w różnej kolejności.

W chorobie lub zaburzeniu

Badanie funkcji wykonawczych w chorobie Parkinsona sugeruje, że obszary podkorowe, takie jak ciało migdałowate, hipokamp i jądra podstawne, odgrywają w nich ważną rolę. Modulacja dopaminy w korze przedczołowej jest odpowiedzialna za skuteczność leków dopaminergicznych w zakresie funkcji wykonawczych i prowadzi do powstania krzywej Yerkesa Dodsona[22]. Polimorfizm o niskiej aktywności katecholo-O-metylotransferazy wiąże się z niewielkim wzrostem działania funkcji wykonawczych u osób zdrowych[23]. Funkcje wykonawcze są upośledzone w wielu zaburzeniach, w tym zaburzeniach lękowych, depresji, chorobie afektywnej dwubiegunowej, ADHD, schizofrenii i spektrum autyzmu[24] Uszkodzenia kory przedczołowej, takie jak w przypadku Phineasa Gage, mogą również skutkować deficytami funkcji wykonawczych. Uszkodzenie tych obszarów może również objawiać się deficytami innych obszarów funkcji, takich jak motywacja czy funkcjonowanie społeczne[25].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ a b Steven E. Hyman, Robert C. Malenka, Molecular neuropharmacology : a foundation for clinical neuroscience, wyd. 2nd ed, New York: McGraw-Hill Medical, 2009, ISBN 978-0-07-164119-7, OCLC 273018757 [dostęp 2021-03-08].
  2. ↑ R Chan i inni, Assessment of executive functions: Review of instruments and identification of critical issues, „Archives of Clinical Neuropsychology”, 23 (2), 2008, s. 201–216, DOI: 10.1016/j.acn.2007.08.010 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  3. ↑ Współczesne trendy w diagnozie funkcji wykonawczych, „Postępy Psychiatrii i Neurologii”, 25 (3), 2016, s. 209-213, DOI: 10.1016/j.pin.2016.06.001, ISSN 1230-2813 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  4. ↑ David A. Washburn, The Stroop effect at 80: The competition between stimulus control and cognitive control, „Journal of the Experimental Analysis of Behavior”, 105 (1), 2016, s. 3–13, DOI: 10.1002/jeab.194, ISSN 1938-3711, PMID: 26781048 [dostęp 2021-03-08].
  5. ↑ a b c d Julie A. Alvarez, Eugene Emory, Executive function and the frontal lobes: a meta-analytic review, „Neuropsychology Review”, 16 (1), 2006, s. 17–42, DOI: 10.1007/s11065-006-9002-x, ISSN 1040-7308, PMID: 16794878 [dostęp 2021-03-08].
  6. ↑ Marjorie Solomon i inni, Cognitive control in autism spectrum disorders, „International Journal of Developmental Neuroscience”, 26 (2), 2008, s. 239–247, DOI: 10.1016/j.ijdevneu.2007.11.001, ISSN 0736-5748, PMID: 18093787, PMCID: PMC2695998 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  7. ↑ Stuss, D.T., & Alexander, M.P. (2000). Executive functions and the frontal lobes: A conceptual view. Psychological Research, 63, 289-298.
  8. ↑ Burgess, P. & Stuss, D.T. (2017). Fifty years of prefrontal cortex research: Impact on assessment. Journal of the International Neuropsychological Society, 23, 755-767.
  9. ↑ Julie A. Alvarez, Eugene Emory, Executive Function and the Frontal Lobes: A Meta-Analytic Review, „Neuropsychology Review”, 16 (1), 2006, s. 17–42, DOI: 10.1007/s11065-006-9002-x, ISSN 1040-7308 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  10. ↑ a b Muriel Deutsch Lezak, Muriel Deutsch Lezak, Neuropsychological assessment, wyd. 4th ed, Oxford: Oxford University Press, 2004, ISBN 0-19-511121-4, OCLC 53096877 [dostęp 2021-03-08].
  11. ↑ L. Clark i inni, Differential effects of insular and ventromedial prefrontal cortex lesions on risky decision-making, „Brain”, 131 (5), 2008, s. 1311–1322, DOI: 10.1093/brain/awn066, ISSN 1460-2156 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  12. ↑ John M. Allman i inni, The Anterior Cingulate Cortex: The Evolution of an Interface between Emotion and Cognition, „Annals of the New York Academy of Sciences”, 935 (1), 2006, s. 107–117, DOI: 10.1111/j.1749-6632.2001.tb03476.x [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  13. ↑ Edmund T. Rolls, Fabian Grabenhorst, The orbitofrontal cortex and beyond: From affect to decision-making, „Progress in Neurobiology”, 86 (3), 2008, s. 216–244, DOI: 10.1016/j.pneurobio.2008.09.001 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  14. ↑ Leonard F. Koziol, Deborah Ely Budding, Dana Chidekel, From movement to thought: executive function, embodied cognition, and the cerebellum, „Cerebellum (London, England)”, 11 (2), 2012, s. 505–525, DOI: 10.1007/s12311-011-0321-y, ISSN 1473-4230, PMID: 22068584 [dostęp 2021-03-08].
  15. ↑ Maryam Noroozian, The role of the cerebellum in cognition: beyond coordination in the central nervous system, „Neurologic Clinics”, 32 (4), 2014, s. 1081–1104, DOI: 10.1016/j.ncl.2014.07.005, ISSN 1557-9875, PMID: 25439295 [dostęp 2021-03-08].
  16. ↑ Anna Starowicz-Filip i inni, Rola Móżdżku W Regulacji Funkcji Poznawczych - Ujęcie Neuropsychologiczne, „Neuropsychiatria i Neuropsychologia”, 8 (1), 2013, s. 24–31, ISSN 1896-6764 [dostęp 2021-03-08].
  17. ↑ Michael S. Gazzaniga, Cognitive neuroscience : a reader, Malden, Mass.: Blackwell, 2000, ISBN 0-631-21659-6, OCLC 41580377 [dostęp 2021-03-08].
  18. ↑ Kevin R. Murphy, Attention-deficit hyperactivity disorder : a clinical workbook, wyd. 3rd ed, New York: Guilford Press, 2006, ISBN 1-59385-227-4, OCLC 62308138 [dostęp 2021-03-08].
  19. ↑ Miriam Cherkes-Julkowski, The dysfunctionality of executive function, Apache Junction, Ariz.: Surviving Education Guides, 2005, ISBN 0-9765299-2-0, OCLC 77573143 [dostęp 2021-03-08].
  20. ↑ Vicki Anderson, Rani Jacobs, Peter J. Anderson, Executive functions and the frontal lobes : a lifespan perspective, New York: Taylor & Francis, 2008, ISBN 978-1-84169-490-0, OCLC 182857040 [dostęp 2021-03-08].
  21. ↑ Peter Anderson, Assessment and development of executive function (EF) during childhood, „Child Neuropsychology: A Journal on Normal and Abnormal Development in Childhood and Adolescence”, 8 (2), 2002, s. 71–82, DOI: 10.1076/chin.8.2.71.8724, ISSN 0929-7049, PMID: 12638061 [dostęp 2021-03-08].
  22. ↑ Sandra E Leh, Michael Petrides, Antonio P Strafella, The Neural Circuitry of Executive Functions in Healthy Subjects and Parkinson's Disease, „Neuropsychopharmacology”, 35 (1), 2010, s. 70–85, DOI: 10.1038/npp.2009.88, ISSN 0893-133X, PMID: 19657332, PMCID: PMC3055448 [dostęp 2021-03-08] (ang.).
  23. ↑ J.H. Barnett i inni, Effects of the catechol-O-methyltransferase Val158Met polymorphism on executive function: a meta-analysis of the Wisconsin Card Sort Test in schizophrenia and healthy controls, „Molecular Psychiatry”, 12 (5), 2007, s. 502–509, DOI: 10.1038/sj.mp.4001973, ISSN 1359-4184, PMID: 17325717 [dostęp 2021-03-08].
  24. ↑ Sheik Hosenbocus, Raj Chahal, A review of executive function deficits and pharmacological management in children and adolescents, „Journal of the Canadian Academy of Child and Adolescent Psychiatry = Journal De l'Academie Canadienne De Psychiatrie De L'enfant Et De L'adolescent”, 21 (3), 2012, s. 223–229, ISSN 2293-6122, PMID: 22876270, PMCID: PMC3413474 [dostęp 2021-03-08].
  25. ↑ Sara M. Szczepanski, Robert T. Knight, Insights into Human Behavior from Lesions to the Prefrontal Cortex, „Neuron”, 83 (5), 2014, s. 1002–1018, DOI: 10.1016/j.neuron.2014.08.011, PMID: 25175878, PMCID: PMC4156912 [dostęp 2021-03-08] (ang.).